Статья посвящена расчету магнитного поля актуатора с эффектом памяти формы. Построена математическая модель магнитной системы актуатора, основанная на разложении магнитного поля в линейной среде на сумму полей: полея, создаваемого токами катушек при отсутствии активного элемента из ферромагнетика с памятью формы и поля, образованного намагниченностью элемента при отсутствии тока в катушках. Для расчета магнитного поля в окружающем пространстве и активном элементе используются метод фундаментальных решений и метод конечных элементов соответственно. На основании математической модели разработан вычислительный алгоритм и приведен пример его применения. Достаточная для инженерных задач точность расчета магнитного поля может быть получена при относительно небольшом числе фиктивных магнитных зарядов. Это позволяет реализовать «быструю» компьютерную программу для расчета магнитных полей актуаторов с эффектом памяти формы, что важно в задачах функциональной диагностики.
The article is devoted to the calculation of the magnetic field of an actuator with shape memory effect. The mathematical model of magnetic system of the actuator is constructed based on decomposition of a magnetic field in the linear environment for the sum of fields: a field created by currents of coils in the absence of an active element from the ferromagnetic with shape memory and at the field formed by magnetization of an element in the absence of current in coils. For the calculation of the magnetic field in the surrounding space and in the active element is used method of fundamental solutions and finite element method respectively. The article describes the computational algorithm developed on the basis of mathematical model and shows the example of its application. Accuracy of calculation of a magnetic field, sufficient for engineering tasks can be received at rather small number of fictitious magnetic charges. It allows to realize the «fast» computer program for calculation of magnetic fields of actuators with effect of shape memory that is important in problems of functional diagnostics.
1. Бахвалов Ю.А., Князев С.Ю., Щербакова Е.Е., Щербаков А.А. Моделирование потенциальных полей с применением метода точечных источников. – Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012. – 158 с.
2. Васильев А. Н, Бучельников В.Д., Такаги Т., Ховайло В.В., Эстрин Э.И. Ферромагнетики с памятью формы // Успехи физических наук. – 2003. – Т. 173. – № 6. – С. 577–608.
3. Тозони О.В., Маергойз И.Д. Расчет трехмерных электромагнитных полей. – К.: Технiка, 1974. – 352 с.
4. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. – М.: Наука, 1974. – 943 с.
5. Asua E., Feuchtwanger J., Garcia-Arribas A., Etxebarria V., Orue I., Barandiaran J.M. Ferromagnetic shape memory alloy actuator for micro- and nanopositioning // Sensor Letters. – 2009. – № 7. – Р. 348–350.
6. Gorbatenko N.I., Grechikhin V.V., Shaikhutdinov D.V. Measuring and Actuating Devices Based on Shape Memory Ferromagnets. Metal Science and Heat Treatment. – 2015. – Vol. 56. – Р. 609–613.
7. Suorsa I., Pagounis E., Ullakko K. Magnetic shape memory actuator performance // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2004. – Vol. 272. – Р. 2029–2030.